Кабуди метилен ва прогерия: дарсҳо аз модели пиршавии ҳуҷайраҳо

Тағйири як ҳарф дар як ген кӯдаконро бо суръати даҳшатнок пир мекунад. Рехтани мӯй, сахтшавии буғумҳо, тангшавии шараёнҳо ва давомнокии умр танҳо то солҳои наврасӣ. Ин беморӣ синдроми прогерияи Ҳатчинсон–Гилфорд аст ва солҳои зиёд таҳқиқоти он ба ҳаста равона мешуд, ки дар он сафедаи мутатсияшуда осеб мерасонад. Таҳқиқоти соли 2016 аз Донишгоҳи Мэриленд саволи дигаре гузошт: митохондрияҳо дар ин ҳуҷайраҳо чӣ гунаанд? Ҷавоб ду бахши ҳуҷайраро ба ҳам пайваст ва як рангмоддаи кабуди садсола ба ҳар ду таъсир расонд.

Ин таҳқиқот кори Сюн ва ҳамкоронаш аст, ки дар маҷаллаи Aging Cell соли 2016 нашр шудааст. Он пурра бо ҳуҷайраҳои дар муҳити парвариш нигоҳдошташуда анҷом ёфт. Ҳамаи матни зер бояд бо назардошти ҳамин воқеият хонда шавад. Натиҷаҳо воқеӣ ва мушаххасанд. Фосилаи онҳо аз ҳар гуна табобат низ ба ҳамон андоза мушаххас аст.

Модел: як мутатсия, як сафедаи часпанда

Прогерия аз иваз шудани C бо T дар мавқеи 1824-и гени LMNA оғоз мешавад. Ин тағйир аминокислотаро дигар намекунад. Он ҷойи пинҳонии сплайсингро фаъол мекунад, ки боиси ҳазфи 50 аминокислота аз сафедаи ламини A мешавад. Маҳсули кӯтоҳшуда, ки прогерин ном дорад, ҷойи буришеро аз даст медиҳад, ки одатан ба ҳуҷайра имкон медиҳад лангари фарнезилии онро ҷудо кунад. Аз ин рӯ, прогерин ҳамеша фарнезилдор мемонад ва ба пардаи дарунии ҳаста мечаспад, дар ҳоле ки ламини A-и муқаррарӣ пайваста ба он мепайвандад ва аз он ҷудо мешавад.

Паёмадҳо дар ҳаста хуб ҳуҷҷатгузорӣ шудаанд ва зери микроскоп намоёнанд. Ҳастаҳо ба ҷойи нигоҳ доштани шакли байзавии ҳамвор барҷастагиҳо ва чинҳо пайдо мекунанд. Гетерохроматин — ДНК-и зич бастабандишуда ва ғайрифаъоле, ки одатан канори ҳастаро мепӯшонад — тунук мешавад. Ифодаи ҳазорон ген тағйир меёбад. Ламинаи ҳастаро ҳамчун такягоҳи зери коғази деворӣ тасаввур кунед: вақте як қисми такягоҳ дар мавқеи нодуруст кафшер мешавад, девор барҷаста мегардад ва нақши коғаз дар тамоми ҳуҷра таҳриф мешавад.

Дар таҳқиқот фибробластҳои пӯсти беморони прогерия дар баробари ҳуҷайраҳои назоратии дорои ҳамон шумораи пассажҳо истифода шуданд. Ҳамчунин, як хатти дуюми ҳуҷайравӣ сохта шуд, ки дар он фибробластҳои муқаррарӣ бевосита прогерин истеҳсол мекарданд. Ҳуҷайраҳои тағйирдодашуда ҳамон нуқсонҳоро пайдо карданд. Ин нишон медиҳад, ки сабаб прогерин аст, на таърихи беморон ё муддати нигоҳдорӣ дар муҳити парвариш. Шиддати нуқсонҳо ба миқдори прогерин вобаста буд: хатте, ки прогерини бештар ифода мекард, дар ҳамаи нишондиҳандаҳо нуқсонҳои шадидтар дошт.

Митохондрияҳо чӣ гуна буданд

Митохондрияҳои фибробластҳои солим шабакаи шохадореро дар атрофи ҳаста ташкил медиҳанд: найчаҳои дарозе, ки дар роҳҳои ситоскелет ҳаракат мекунанд. Дар хатҳои ҳуҷайравии прогерия ин шабака аз байн рафта буд. Ҳиссаи бештари митохондрияҳо пора-пора шуда, бисёре аз онҳо варам карда буданд ва микроскопияи электронӣ тақрибан ду баробар зиёд шудани органеллаҳои сахт осебдидаро нишон дод. Тасвирбардорӣ бо фосилаҳои вақт нишон дод, ки онҳо нисбат ба ҳуҷайраҳои назоратӣ масофаҳои кӯтоҳтарро бо суръати пасттар тай мекунанд.

Фаъолият ба шакл мувофиқ буд. Сатҳи супероксиди митохондриявӣ ва оксидантҳо дар тамоми ҳуҷайра баланд шуд. Дар ҳуҷайраҳои бештар потенсиали парда халалдор буд. Истеҳсоли ATP коҳиш ёфт. Ҳеҷ яке аз ин ҳолатҳо ба танҳоӣ тааҷҷубовар нест, зеро митохондрияҳои осебдида шаклҳои фаъоли оксигенро берун медиҳанд ва энергияи камтар истеҳсол мекунанд. Чизи нав сабаби пешниҳодшуда буд. PGC-1alpha, коактиватори транскрипсионӣ, ки биогенези митохондрияҳоро тавассути омилҳои минбаъда, аз ҷумла NRF1, TFAM ва танзимгарони якҷояшавӣ ва тақсимшавии MFN1, MFN2, OPA1, FIS1 ва DRP1 пеш мебарад, дар ҳуҷайраҳои прогерия дар сатҳи mRNA тақрибан ҳашт баробар кам шуда буд; миқдори сафеда низ ба ҳамин тарз коҳиш ёфта буд. Чунин менамуд, ки прогерин калиди асосии ташаккул ва нигоҳдории митохондрияҳоро пахш мекунад. Ин робитаи осеби ламинаи ҳаста бо мубодилаи энергия бахше аз шарҳи васеътари истеҳсоли энергияи митохондриявӣ аст. Ҷанбаи оксидантии ҳамин тавозун дар мавзӯи фишори оксидативӣ ва назорати ROS баррасӣ мешавад.

Кабуди метилен чиро тағйир дод

Муҳаққиқон ҳуҷайраҳоро ҳафтаҳо пайваста ба кабуди метилен бо консентратсияи пасти 100 наномолярӣ дучор карданд. Аз нигоҳи парвариши ҳуҷайраҳо, ин таъсири дарозмуддат ва мулоим аст, на таъсири кӯтоҳи дору. Кабуди метилен байни шаклҳои оксидшуда ва барқароршуда мегузарад ва метавонад электронҳоро дар дохили митохондрияҳо интиқол диҳад. Аз ҳамин сабаб онро пайвастагии оксидшавӣ-барқароршавии ба митохондрияҳо нигаронидашуда меноманд, на антиоксиданти одие, ки ҳангоми безарар кардани як оксидант сарф мешавад.

Митохондрияҳо ҳам дар ҳуҷайраҳои муқаррарӣ ва ҳам дар ҳуҷайраҳои прогерия вокуниш нишон доданд. ATP зиёд шуд, сатҳи оксидантҳо паст гардид ва ҳиссаи митохондрияҳои дорои нуқсонҳои шадид кам шуд. Ифодаи PGC-1alpha ва баъзе ҳадафҳои минбаъдаи он қисман барқарор шуданд. То ин ҷо сухан дар бораи таъсири умумии дастгирии митохондрияҳо меравад, на таъсире, ки танҳо ба прогерия хос бошад.

Натиҷаҳои марбут ба ҳаста ғайричашмдошт буданд ва танҳо дар ҳуҷайраҳои бемор мушоҳида шуданд. Таҳлили миқдории шакл кам шудани барҷастагиҳои ҳастаро нишон дод. Миқдори умумии ламинҳои A ва C зиёд шуд. Тағйири аз ҳама назаррас бозтақсимшавии прогерин буд: дар ҳуҷайраҳои прогерия, ки таъсир нагирифта буданд, танҳо тақрибан 30 фоизи прогерин дар фраксияи ҳалшавандаи нуклеоплазма ҷой дошт ва қисми боқимонда ба парда пайваст буд. Пас аз таъсир ҳиссаи ҳалшаванда то тақрибан 65 фоиз афзуд, ки ба рафтори ламини муқаррарӣ наздик аст. Вақте прогерин аз парда озод мешавад, сафедаҳои ҳамсояро камтар бо худ мекашад ва фраксияҳои ҳалшавандаи ламинҳои A ва C низ барқарор шуданд.

Дар натиҷаи ин озодшавӣ ду фенотипи ҳаста беҳтар шуданд. Гетерохроматини атрофи ҳаста, ки бо микроскопияи электронӣ ва рангкунии сафедаи гетерохроматини HP1-alpha санҷида шуд, ба таври намоён барқарор гардид. Пайдарпайхонии RNA низ нишон дод, ки транскриптом ба ҳолати муқаррарӣ наздик мешавад: ҳуҷайраҳои прогерия бе таъсир дар зиёда аз 3,200 ген аз ҳуҷайраҳои назоратӣ фарқ доштанд, дар ҳоле ки ҳуҷайраҳои прогерия пас аз таъсир дар тақрибан 1,670 ген фарқ мекарданд. Дар ҳуҷайраҳои муқаррарӣ ҳамин таъсир танҳо чанд даҳ генро тағйир дод. Ин ба он ишора мекунад, ки таъсир ба ҳаста бо прогерин алоқаманд аст, на бо тағйири умумӣ ва якбораи транскрипсия. Ин принсип, ки моделҳои ҳуҷайравӣ ва ҳайвонотӣ ба саволҳои маҳдудтаре ҷавоб медиҳанд, на ба он чизе, ки сарлавҳаҳояшон ишора мекунанд, дар мақолаи чӣ гуна таҳқиқоти кабуди метиленро хондан лозим аст шарҳ дода шудааст.

Чаро ин табобат нест

Чор маҳдудият ин таҳқиқотро дар ҷойи муносибаш нигоҳ медоранд: дар дохили озмоишгоҳ.

Якум, ҳама чиз дар зарфҳои озмоишгоҳӣ рӯй дод. Фибробластҳои дар муҳити парвариш нигоҳдошташуда таъминоти хун, муҳити масуният, сохтори бофта ва фармакологияи тамоми баданро надоранд — омилҳое, ки муайян мекунанд, оё пайвастагӣ умуман ба ҳадаф мерасад ё не. Дар ин мақола ба ягон ҳайвон дору дода нашуд ва ягон бемор табобат нагирифт.

Дуюм, фибробластҳои прогерия модели як навъи ҳуҷайра мебошанд. Беморӣ асосан тавассути осеб ба шараёнҳо, устухон ва бофтаи чарбӣ боиси марг мешавад, аммо таҳқиқот танҳо фибробластҳо ва як намунаи мушаки ҳамворро санҷид. Бофтаҳои дигар метавонанд ба таври дигар рафтор кунанд.

Сеюм, барқароршавии ҳаста пас аз ҳафтаҳо таъсири пайвастаи консентратсияи наномолярӣ дар муҳити парвариш ба амал омад. Консентратсияҳо дар зарф воя нестанд ва ҳеҷ чиз дар мақола 100 наномолярӣ дар муҳити парваришро ба реҷаи истифода барои инсон табдил намедиҳад. Кабуди метилен дар дигар соҳаҳои тиб вобастагии таъсир аз воя ва хусусиятҳои бехатарии худро дорад ва ин таҳқиқот барои истифодаи хонагӣ ҳеҷ асосе намедиҳад. Маълумоти умумӣ дар бораи бехатарӣ дар мақолаи бехатарӣ ва таъсирҳои номатлуби кабуди метилен оварда шудааст.

Чорум, прогерия пиршавии муқаррарӣ нест. Он бемории нодирест, ки аз як мутатсия ба вуҷуд меояд ва дар он такягоҳи ҳаста ба тарзи мушаххас осеб мебинад. Пайвастагие, ки ин осеби мушаххасро дар ҳуҷайраҳои парваришшуда сабук мекунад, дар бораи пиршавии одамони бе ин мутатсия маълумоти кам медиҳад. Фенотипи ҳуҷайравӣ равзанае ба робитаи мутақобилаи ҳаста ва митохондрияҳост, на натиҷае дар бораи дарозумрӣ.

Аз ин рӯ, хулосаи одилона шартӣ аст. Дар фибробластҳои прогерия прогерин PGC-1alpha-ро бозмедорад ва митохондрияҳоро пора-пора, сустҳаракат, дорои оксидантҳои зиёд ва камэнергия мегардонад. Кабуди метилен бо консентратсияи паст нишондиҳандаҳои митохондриявиро дар ҳамаи ҳуҷайраҳо барқарор кард ва дар ҳуҷайраҳои бемор, илова бар ин, прогеринро аз пардаи ҳаста озод намуд. Ин бо барқароршавии қисмии шакли ҳаста, гетерохроматин ва ифодаи генҳо ҳамроҳ буд. Ин таъсири дугона таҳқиқотро сазовори таваҷҷуҳ мегардонад. Аммо он кабуди метиленро ба табобати прогерия ё пиршавӣ табдил намедиҳад.